Descripción del proyecto
Aplicar la simulación cuántica del mundo de los aceleradores de partículas en los dispositivos de escritorio
La simulación, o la aproximación de una situación realista, resulta fundamental para una infinidad de ámbitos que van desde la aviación y la medicina hasta el cambio climático y el mercado de valores. Los simuladores crean «experimentos» virtuales que serían demasiados costosos, largos, peligrosos o incluso imposibles de llevar a cabo en la realidad. En el mundo de la mecánica cuántica, la física clásica no es capaz de describir la naturaleza y el comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y subatómico. Actualmente, la única forma de estudiar comportamientos cuánticos es mediante aceleradores de alta energía, que suelen implicar temperaturas extremas. La creación de un simulador cuántico compacto, fotoelectrónico, basado en silicio y accesible en laboratorio que funciona a temperatura ambiente podría revolucionar nuestra comprensión sobre el mundo cuántico al fomentar una innovación rápida y generalizada. Este es precisamente el objetivo de la investigación llevada a cabo en el marco del proyecto EPIQUS, financiado con fondos europeos.
Objetivo
EPIQUS aims to demonstrate a cheap, easy-to-use, performant Quantum Simulator (QS) based on full integration of silicon nitride photonics with silicon electronics. The core objective of EPIQUS is to set a cornerstone technology – demonstrate the first breakthrough device - which will simulate quantum mechanical problems in a compact device operating at ambient temperatures. Our vision is to develop a Quantum Simulator by bringing onto a unique semiconductor platform the mature silicon microelectronic (CMOS, digital) and the silicon nitride quantum micro-photonic functionalities. Within EPIQUS we will develop a 3D-integrated quantum simulator hardware, where (1) a photonic quantum interference circuit, hosting (1a) scalable entangled photon sources (pumped by a NIR pulsed diode laser to produce on-chip photon pairs via nonlinear four wave mixing), (1b) the state preparation stage and (1c) the 16 qubit reconfigurable quantum interference circuit, will be monolithically integrated on the same Si chip with (2) scalable arrays of single photon avalanche detectors (Silicon SPADs) operating at ~ 850nm and at room temperatures. Around this, our consortium will build an integrated system, in which on the “software level” a quantum algorithm will sustain the quantum simulation results from the hardware. In this last, a custom Analog chip will control the QS module by managing the pulsed pump laser, phase shifters (needed to reconfigure the QS) and the SPADs in order to control actively the quantum optical circuit. Finally, the output data will be handled by the digital chip to feed the software algorithm. EPIQUS will envision scalability up to 50 qubits using the proposed breakthrough technology. The EPIQUS consortium will be based on several groups from EU countries and one non-EU partner with diverse expertise, ranging from material, device, photonic and electronic circuit engineering, microfabrication technology, quantum optics and spectroscopy, information technologies.
Ámbito científico
- natural sciencescomputer and information sciencessoftware
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrymetalloids
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
Consulte otros proyectos de esta convocatoriaConvocatoria de subcontratación
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
38122 Trento
Italia